Nhà máy chưng cất dầu thô ở áp suất thường và chân không

Giới thiệu ngắn về quá trình tinh chế dầu thô

Tinh chế dầu thô là một quá trình công nghiệp biến đổi dầu thô nguyên chất chưa qua xử lý thành các sản phẩm hữu ích như xăng, dầu diesel, nhiên liệu máy bay, dầu đốt, dầu bôi trơn, nhựa đường và nguyên liệu đầu vào cho sản xuất petrochemical. Quy trình cốt lõi thường bao gồm ba giai đoạn chính:

1. Tách (Chưng cất): Dầu thô được đun nóng trong lò và đưa vào cột chưng cất cao. Các thành phần được tách ra dựa trên điểm sôi của chúng:

* Các phân đoạn nhẹ (như khí, naphta dùng cho xăng) bay hơi và đi lên đỉnh tháp.

* Các phân đoạn trung bình (như dầu hỏa/nhiên liệu máy bay, dầu diesel) ngưng tụ ở giữa tháp.

* Các phân đoạn nặng (như dầu mazut, nguyên liệu dầu bôi trơn) ngưng tụ ở phía dưới thấp hơn.

• Các cặn nặng nhất (nhựa đường, nhựa than) sẽ lắng xuống đáy.

2. Chuyển hóa: Các phân đoạn nặng hơn, ít giá trị hơn từ quá trình chưng cất được biến đổi thành các sản phẩm nhẹ hơn, có giá trị cao hơn thông qua các quá trình hóa học:

Cracking: Phá vỡ các phân tử hydrocarbon lớn thành các phân tử nhỏ hơn (ví dụ: Cracking xúc tác dòng chảy - FCC, Hydrocracking).

Kết hợp/Gộp: Gộp các phân tử nhỏ thành phân tử lớn hơn (ví dụ: Alkylation).

Chuyển cấu trúc: Thay đổi cấu trúc phân tử để cải thiện chất lượng (ví dụ: Reforming để tạo ra các thành phần xăng có chỉ số octane cao).

3. Tinh chế: Làm sạch các sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối cùng để loại bỏ các tạp chất (như lưu huỳnh, nitơ, kim loại) và cải thiện độ ổn định cũng như hiệu suất. Các phương pháp phổ biến bao gồm:

Hydrotreating: Sử dụng hydro và chất xúc tác để loại bỏ lưu huỳnh (khử lưu huỳnh), nitơ và bão hòa các phân tử.

Làm ngọt: Loại bỏ các hợp chất lưu huỳnh có mùi hôi (mercaptans).

Các sản phẩm đã tinh chế sau đó được pha trộn theo thông số kỹ thuật và chuyển đi phân phối, bán hàng. Các nhà máy lọc hóa hiện đại là những cơ sở phức tạp, tích hợp liên tục tối ưu hóa các quy trình này để đáp ứng nhu cầu thị trường và các quy định về môi trường.

Chỉ số kiểm soát quá trình sản xuất tại nhà máy (dữ liệu dưới đây là phạm vi xấp xỉ, không phải dữ liệu chính xác)

Mô tả

Đơn vị bao gồm phần trao đổi nhiệt, phần điện phân muối, phần chưng cất ban đầu, phần chưng cất áp suất thường, phần chưng cất chân không.

Phương án sản phẩm

Kế hoạch sản phẩm đơn vị là nguyên liệu cải chất (na-phtha) — chương trình dầu hỏa hàng không — diesel — chương trình hydrocracking/tinh chế dầu sáp.

Các sản phẩm chính bao gồm:

Na-phtha — làm nguyên liệu thô cho quá trình cải chất xúc tác.

Dòng dầu bên thứ nhất của cột khí quyển —— Làm nguyên liệu cho hydro hóa dầu hỏa hàng không.

dòng dầu bên thứ hai của cột khí quyển —— Làm nguyên liệu cho hydro hóa dầu diesel.

Dòng dầu bên thứ ba của cột khí quyển —— Làm nguyên liệu cho hydro hóa dầu diesel.

Dòng dầu đỉnh cột chân không —— Làm nguyên liệu cho hydro hóa dầu diesel.

Dòng dầu thứ nhất của cột chân không —— Làm nguyên liệu cho hydro hóa dầu diesel.

Dòng dầu thứ hai của cột chân không —— Làm nguyên liệu cho hydro hóa/cracking dầu sáp

Dòng dầu thứ ba của cột chân không —— Làm nguyên liệu cho hydro hóa/cracking dầu sáp

Dòng dầu thứ tư của cột chân không —— Làm nguyên liệu cho hydro hóa/cracking dầu sáp

Dầu cặn chân không —— Làm nguyên liệu cho sản xuất dầu nặng xúc tác/chưng cốc/pha loãng/bã dầu oxy hóa

Các Câu Hỏi Thường Gặp (FAQ) Về Thiết Bị Luyện Dầu Thô

1. Nhà máy lọc dầu thô là gì?

Một nhà máy lọc dầu là cơ sở công nghiệp nơi dầu thô được xử lý và tinh chế thành các sản phẩm hữu ích (ví dụ: xăng, dầu diesel, nhiên liệu máy bay, hóa chất) thông qua quá trình tách vật lý, chuyển đổi hóa học và làm sạch.

2. Các phân xưởng chính trong nhà máy lọc dầu là gì?

Các phân xưởng cốt lõi bao gồm:

- Phân xưởng chưng cất khí quyển (ADU): Tách dầu thô thành các phân đoạn (naphtha, dầu hỏa, diesel, v.v.) dựa trên điểm sôi.

- Phân xưởng chưng cất chân không (VDU): Xử lý tiếp các cặn nặng từ ADU dưới áp suất thấp.

- Phân xưởng crăcking xúc tác (FCCU): Phân tách các hydrocarbon nặng thành nhiên liệu nhẹ hơn (ví dụ: xăng) bằng cách sử dụng chất xúc tác.

- Phân xưởng hydro (Hydrotreater): Loại bỏ lưu huỳnh, nitơ và kim loại bằng hydro để đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường.

- Phân xưởng reformer: Chuyển đổi naphtha có chỉ số octane thấp thành nguyên liệu pha xăng có chỉ số octane cao.

• Phân xưởng coker: Phân hủy nhiệt các cặn nặng thành các sản phẩm nhẹ hơn và than chì dầu mỏ.

3. Tại sao chưng cất lại là bước đầu tiên?

Dầu thô là hỗn hợp các hydrocarbon với điểm sôi khác nhau. Quá trình chưng cất tách dầu thô thành các phân đoạn ("cắt") để xử lý có mục tiêu ở các công đoạn tiếp theo.

4. Bộ phận FCC hoạt động như thế nào?

Dầu khí nặng được trộn với bột chất xúc tác nóng, phá vỡ phân tử nặng thành phân tử nhẹ hơn. Chất xúc tác đã qua sử dụng được tái sinh bằng cách đốt cháy lớp cặn than bám vào, sau đó được tái sử dụng.

5. Mục đích của quá trình hydrofinishing là gì?

Điều trị bằng hydro loại bỏ các tạp chất (kiềm, nitơ) để:

- Phù hợp với các quy định về môi trường (ví dụ: diesel có hàm lượng lưu huỳnh cực thấp).

- Bảo vệ chất xúc tác trong các đơn vị hạ lưu khỏi ngộ độc.

• Cải thiện sự ổn định của sản phẩm.

6. Điều gì gây ăn mòn trong thiết bị lọc dầu?

Hạt ăn mòn là kết quả của:

- Hợp chất lưu huỳnh (ví dụ: H₂S trong dầu thô chua).

- Axit hữu cơ (axit naphtenic).

- Clorua trong dầu thô hoặc nước làm mát.

Các vật liệu như thép không gỉ/lớp phủ và chất ức chế ăn mòn được sử dụng để giảm thiểu thiệt hại.

7. "Coking" là gì, và khi nào thì được sử dụng?

Coking là một quá trình phân hủy nhiệt nghiêm trọng chuyển đổi các cặn nặng thành sản phẩm nhẹ hơn và than chì dầu mỏ rắn. Nó được sử dụng khi các cặn này không thể được xử lý một cách kinh tế ở nơi khác.

8. Bộ trao đổi nhiệt được sử dụng để làm gì?

Bộ trao đổi nhiệt thu hồi nhiệt giữa các dòng công nghệ (ví dụ: đun nóng dầu thô trước chưng cất bằng các dòng sản phẩm nóng), cải thiện đáng kể hiệu quả năng lượng.

9. Tại sao máy nén khí lại đóng vai trò quan trọng?

Máy nén khí xử lý các loại khí (ví dụ: hydro cho các thiết bị hydroprocessing, khí nhiên liệu của nhà máy lọc dầu). Sự cố có thể làm ngừng hoạt động toàn bộ phân xưởng. Độ tin cậy được đảm bảo thông qua dự phòng và bảo trì nghiêm ngặt.

10. Các hệ thống an toàn nào bảo vệ các nhà máy lọc dầu?

Van Giải Phóng Áp Lực (PSVs): Ngăn ngừa tình trạng quá áp trong các bồn/ống dẫn.

Hệ Thống Đốt Thải (Flare Systems): Đốt cháy an toàn các chất hydrocarbon được xả ra trong trường hợp khẩn cấp.

Cảm Biến Khí (Gas Detectors): Theo dõi các rò rỉ H₂S, hydrocarbon hoặc chất dễ cháy.

Hệ Thống Nước Chữa Cháy (Firewater Systems): Dập tắt đám cháy bằng hệ thống phun nước dạng mưa hoặc bọt chữa cháy.

11. Thiết bị nhà máy lọc dầu được bảo trì như thế nào?

Tổng Đại Tu (Turnarounds): Tạm dừng toàn bộ hoạt động nhà máy mỗi 3–6 năm để kiểm tra, làm sạch và sửa chữa.

Bảo Trì Dự Đoán**: Sử dụng phân tích rung động, chụp nhiệt và giám sát ăn mòn để ngăn ngừa sự cố.

12. Các biện pháp kiểm soát môi trường nào được sử dụng?

Thiết Bị Rửa Khí (Scrubbers): Loại bỏ SO₂ khỏi khí thải lò đốt (ví dụ: khí thải từ bộ phận tái sinh FCC).

Xử lý nước thải: Loại bỏ dầu, hóa chất và chất rắn trước khi xả thải/sử dụng lại.

Bắt giữ carbon: Công nghệ mới nổi nhằm giảm phát thải CO₂ (ví dụ: từ các nhà máy sản xuất hydro).

13. Tại sao các nhà máy lọc dầu cần khí hydro?

Khí hydro là thiết yếu cho:

- Hidro xử lý (để khử lưu huỳnh trong nhiên liệu).

- Phân hủy hydro (để nâng cấp dầu nặng thành nhiên liệu nhẹ).

Nó được sản xuất tại chỗ thông qua quá trình cải chất khí tự nhiên bằng hơi nước (SMR).

14. Các nhà máy lọc dầu có thể xử lý tất cả các loại dầu thô không?

Không. Các nhà máy lọc dầu được tối ưu hóa cho các loại dầu thô cụ thể (ví dụ: dầu nhẹ ngọt, dầu nặng chua). Việc chuyển đổi loại dầu thô có thể đòi hỏi phải điều chỉnh hoặc nâng cấp thiết bị.

15. Tôi có thể tìm hiểu thêm về công nghệ lọc dầu ở đâu?

- Các tài liệu hướng dẫn ngành: API (American Petroleum Institute), UOP (Honeywell).

- Các tổ chức: AFPM (American Fuel & Petrochemical Manufacturers).

- Các ấn phẩm: Hydrocarbon Processing, Oil & Gas Journal.